基于RFID的数据采集网络的设计与实现

1、基于rfid的数据采集网络的设计与实现识别技术(radio frequency identification)作为一种高速进展的自动识别技术具有诸多优点：数据读取便利快捷、识别速度快、可同时识别多目标、数据容量大、用法寿命长、应用范围广、标签数据可动态修改等。因此其推广应用越来越广泛。但目前实际应用中的读写器大多只适合单机工作，不适合组网，不便于集中控制，不能应用到多点高密度数据采集场合。基于rs485标准利用超高频rfid读写器构建数据采集网络，遵循is0180006b协议的标签中的数据，很好解决了多点高密度数据采集的难题。网络节点数目可以按照详细应用场合灵便设置，最多可以拓展至256个数据

2、采集节点。节点终端设备还配置有接口、显示、声光提醒、时钟模块等，也可以脱机用法，作为通用的rfid读写器，读、写标签、记录操作时光等。2 整体计划设计该系统借鉴计算机网络中经典的cs架构，利用rs485衔接囫囵网络。其中计算机作为网络服务器，节点终端设备作为客户机。计算机向各节点终端设备发送指令控制囫囵网络，接收采集到的数据并做进一步处理；节点终端设备主要负责采集标签数据，响应计算机的指令。系统选用的rs485器件max1483使网络节点数最大可达到256个。系统计划框图1所示。3 硬件设计系统设计的重点在于节点终端设备的设计，即超高频rfid读写器的设计。读写器的主要功能是发出咨询信号，挑选

3、能量场内的应答器，建立数据通信链路并对应答器举行读写操作。超高频rfid读写器的数据采集距离较远，可达到130 m，通过软件设置射频收发模块增益大小来控制读写距离，灵便地满足实际要求。读写器硬件根据不同的功能可划分为主控模块、射频收发模块、数据存储模块、接口部分、时钟模块、lcd显示模块、声光提醒模块及调试电路等，详细2所示。(1)主控模块选用混合信号系统级器件c8051f340作为节点终端设备的主控器件，负责控制、协调各功能模块，实现数据采集和指令响应。利用器件的双串口分离控制射频收发模块和rs485接口器件max1483；自带的usb功能控制器构成usb接口；通过io端口模拟i2c时序控制

4、数据存储器件at24c16；通过io端口控制时钟ds1302；lcd通过端口并行传输显示数据，外加其他io端口作为辅助控制：由io端口控制和蜂鸣器构成声光提醒模块。(2)射频收发模块选用rmu900超高频读写模块。该模块通过天线解调、解码射频标签放射的信号，把数据发送给主控器件实现数据的采集，或将指令和数据编码、调制后经天线发送给标签，实现对标签的写操作。数据的传输通过与c8051f340的串口o相连的tx0和rx0实现。图3为主控模板和射频收发模块原理图。(3)电源模块 射频模块的功率较大。因此对于电源的要求较高，要求输出大功率并且囫囵系统用到5 v和33 v两种不同电源。所以挑选lt108

5、5作为电源转换器件。该器件可将5 v转换成33 v，最大输出可达2 a。彻低满足射频模块和系统其他部分对电源的需要。(4)数据储存模块存储节点设备采集到的数据，待接收到计算机的发送数据指令后再将数据转发到计算机。i2c接口的at24c16容量为16 kbit，可存储2 k字节的数据。通过主控器件io端口模拟i2c时序，实现数据的读和写。(5)接口部分rs485接口采纳max1483器件。最多可驱动256个节点，通过rj11接口实现与总线的衔接：usb接口用法主控器件自带的usb控制器，具有很高的牢靠性。图4是电源模块、数据存储模块、接口部分的原理图。(6)其他模块1602单色液晶显示屏，可显示

6、采集到的数据和操作时光或实时时光。显示数据的传输采纳并行传输的方式，加快了屏幕的刷新频率。声光提醒模块提醒操作完成状况。主要通过主控器件的io端口控制led闪耀和蜂鸣器的鸣笛。时钟模块显示数据采集的时光或实时时光。除板载电源外还设计有备用的纽扣电池，使掉电时时钟不走失。调试电路实现在线编程，向主控器件c8051f340烧写程序，监测变量值的变幻状况，调试程序，辅助完成软件的编写。图5、图6为上述模块的原理。4 软件设计系统的软件设计包括上位机软件和下位机软件两部分。上位机软件部分主要针对计算机平台，采纳c+语言编写控制节点终端设备和接收节点终端设备发送的数据，然后做进一步处理。考虑到网络的规模

7、最大为256节点，上位机采纳轮询方式控制各个节点终端设备，维持囫囵网络正常运行。控制节点终端设备的指令主要有：(1)发送数据指令：下位机接收到该指令的响应是发送采集到的数据，即缓存在数据存储模块中的数据；(2)写标签指令：下位机接收到该指令的响应是向感应区内的标签写入新的数据；(3)时光设置指令：下位机的响应是按照参数更新ds1302的数据；(4)设置功率指令：设置射频收发模块的放射功率以调整读写标签的距离；(5)写分机号指令：该指令为单机指令，可为每个节点终端设备写入一个唯一的分机号，以便区分不同的终端设备。下位机软件设计主要针对平台，采纳编写，主要是各功能模块的驱动程序，如射频模块的控制、

8、数据存储模块的数据读写、时钟模块的输出、lcd显示模块的数据显示程序、usb接口的驱动程序等。图7为下位机软件流程图。5 通信协议设计通信协议是网络正常工作必不行少的，主要是对计算机和节点终端设备间通信帧格式的详细规范与统一，例如帧长度确定、指令字意义、参数长度、帧起始标记、结束标记等。详细帧格式规定如表1所示。每帧数据有23字节，其中起始位1字节，固定为oxaa；分机号1字节，可设置范围为0"255；指令1字节，包括5个指令：oxof、ox2f、ox4f、ox8f、oxaf，依次为发送数据指令、写数据指令、时光设置指令、功率设置指令、写分机号；数据17字节，包括标签数据12字节和时光数据5字节；cre校验采纳crc-16，共2字节，是起始位到数据位之间全部数据的crc校验值；停止位1字节，固定为ox55。系统通过rs485总线实现上位机与下位机之间的通信。计算机按照分机号挑选不同节点终端设备，挑选指令代码实现各指令，数据部分为操作响应代码(“0”标识操作失败，“1”标识操作胜利)、相关参数(如时光设置指令中的时光参数)或